Un sistema de ventilación mejorado para cabinas de aviones
Los aviones pretenden ser incluso más seguros y eficientes en materia de energía, y una de los aspectos a trabajar son las cabinas. «Los aviones actuales utilizan ventilación mixta (VM) como medio para proporcionar a la cabina una mezcla de aire exterior y aire recirculado que pasa por un filtro de partículas de aire de alta eficiencia», comenta Daniel Schmeling, responsable del equipo de Ventilación y Aire Acondicionado en el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) en Gotinga. «Sin embargo, debido a factores como la mayor densidad de asientos, el uso de equipos electrónicos personales y las crecientes expectativas de comodidad, los sistemas de VM estándares han alcanzado su límite de eficacia». Según Schmeling, el diseño de nuevos conceptos de ventilación requiere muchos ajustes en las cabinas de los aviones. «Los conceptos de ventilación alternativos que eliminan mejor el calor y ofrecen mayor eficiencia en la ventilación requieren primero que se reconsidere la relación entre aire exterior y aire reciclado en la cabina del avión», explica. Aquí es donde interviene el proyecto financiado con fondos europeos ADVENT (Advanced ventilation techniques for modern long-range passenger aircraft to promote future energy management systems). El proyecto, que forma parte de la iniciativa Clean Sky de la Unión Europea, evalúa nuevos conceptos de ventilación para cabinas de aviones de larga distancia. «Evaluamos la comodidad para los pasajeros, la eficacia energética y la calidad del aire local de estos conceptos», añade Schmeling, que desempeña la función de coordinador del proyecto. «Además, las nuevas estructuras de ventilación con flujos de aire mejorados permiten la mejora de los procesos de fabricación industrial basados en la modularización».
Un método bimembre
Para evaluar los conceptos de ventilación propuestos, el proyecto adoptó un método con dos vertientes. En primer lugar, se llevó a cabo una evaluación empleando dinámica de fluidos computacional numérica en una geometría simplificada. A continuación, se realizaron experimentos en una maqueta de cabina de larga distancia de última generación con maniquís de pasajeros con cualidades térmicas mejoradas. «El proyecto ADVENT diseñó y construyó esta maqueta desde cero», señala Schmeling. «Dado que ofrece condiciones de contorno térmico realistas, ha resultado ser una herramienta indispensable para investigar las temperaturas dinámicas y estáticas de todas las superficies de la cabina durante todas las fases del vuelo». Las pruebas iniciales de un sistema de ventilación de microchorros por el techo en la maqueta demostraron su madurez operativa. A partir de esta información, el equipo de investigadores no solo confirmó las ventajas predichas numéricamente de este concepto respecto a los sistemas de VM estándar, sino que también pusieron de relieve las dificultades que plantea su aplicación.
Una maqueta extraordinaria
A pesar de algunos retrasos debidos a la pandemia de COVID-19, el proyecto ejecutó un estudio matemático de varios conceptos de ventilación seleccionados previamente; para uno de los cuales ya se ha presentado una patente. Sin embargo, según Schmeling, el resultado clave del proyecto sigue siendo la maqueta. «Basta con mirar dentro de esta maqueta con sus cien maniquís térmicos y la gran sección transversal de la cabina: es increíble», afirma. «Gracias a su uso de las más recientes técnicas de medición óptica y basadas en sensores, esta nueva instalación de investigación posee la capacidad demostrada de analizar dinámicamente las posibilidades de futuros conceptos de ventilación». Una vez concluido el proyecto, la nueva maqueta se pondrá a disposición del sector de la investigación aeroespacial europeo. Los investigadores del proyecto, que se prevé que siga activo durante 2022, prevén estudiar más conceptos de ventilación, incluidos sistemas integrados en la corona y el suelo. «El resultado neto de nuestro trabajo será una nueva generación de conceptos de ventilación de cabinas y herramientas que constituirán un soplo de aire fresco tanto para los diseñadores de aeronaves como para los pasajeros», concluye Schmeling.
Palabras clave
ADVENT, avión, cabinas de avión, sistema de ventilación, ventilación mixta, Clean Sky, aeroespacio
